Сетевой инвертор принцип работы

Повышающие трансформаторные преобразователи напряжения большой мощности

Повышающие трансформаторные преобразователи напря­жения на транзисторах широко используются в нестационарных и полевых условиях для замены сети 220 В 50 Гц для питания сете­вой аппаратуры и приборов.

Такие преобразователи должны обеспечивать выходную мощность от единиц до сотен ватт при питании от аккумуляторов или генераторов постоянного тока напряжением от 6 до 24 В.

Обычно в качестве преобразователей напряжения повы­шенного напряжения используют автогенераторные преобразо­ватели или трансформаторнью преобразователи с внешним возбуждением.

Пример двухтактного трансформаторного автогенератора , преобразующего постоянное напряжение 12 Б в перемен­ное 220 В, показан на рис. 10.1. Преобразователь работает на по­вышенной частоте преобразования — 500 Гц (под нагрузкой) и 700 Гц на холостом ходу. КПД преобразователя около 75%. Такой преобразователь можно использовать, преимущественно, для пи­тания активной нагрузки, например, паяльника, осветительной лампы. Его выходная мощность — до 40 Вт.

Резистор R1 является ограничителем базового тока. Цепь R2, С1 создает запускающий импульс тока в момент включения питания генератора. Дроссель L1 ДПМ-0,4 снижает вероятность самовозбуждения преобразователя на повышенной частоте (бо­лее 10 кГц).

Для трансформатора Т1 использован магнитопровод транс­форматора кадровой развертки (ТВК). Все его обмотки перемо­таны. Обмотки I и II содержат по 30 витков провода ПЭВ 0,6…0,8. Обмотка III содержит 20 витков провода ПЭВ 0,16…0,2; обмотка IV — 1000 витков такого же провода. Намотка обмоток I и II ве­дется одновременно в два провода виток к витку. Обмотка III

Рис. 10.1. Схема преобразователя напряжения средней мощности

Рис. 10.2. Схема мощного преобразователя напряжения

наматывается также виток к витку. Обмотка IV — внавал равно­мерно по каркасу.

Повышающий трансформаторный преобразователь напря­жения аккумулятора (рис. 10.2) позволяет получить на выходе на­пряжение 220 В 50 Гц, потребляя при напряжении 12 В ток 5A.

В основе устройства — задающий генератор прямоуголь­ных импульсов, выполненный по схеме мультивибратора, типовая схема которого была приведена ранее на рис. 1.1. Рабочая часто­та этого генератора должна быть 50 Гц. Поскольку выходная мощность задающего генератора невелика, к выходам мульти­вибратора подключены двухкаскаднью усилители мощности, по­зволяющие получить усиление по мощности до 1000 раз.

На выходе усилителя включен повышающий низкочастотный трансформатор Т1. Диоды VD1 и VD2 защищают выходнью транзи­сторы преобразователя при их работе на индуктивную нагрузку.

В качестве трансформатора Т1 можно использовать унифи-цированнью трансформаторы типа ТАН или Г/7/7. Транзисторы VT1 и VT4 допустимо заменить на КТ819ГМ (с радиаторами); VT2 и VT3 — КТ814, КТ816, КТ837; диоды VD1 и VD2 — Д226.

Преобразователь постоянного напряжения 12 Б в перемен­ное 220 В (рис. 10.3) может обеспечить выходную мощность 100 Бт . Максимальная выходная мощность преобразователя — 100 Вт, КПД —до 50%.

Рис. 10.4. Схема простого преобразователя напряжения

Задающий генератор выполнен по схеме традиционного симметричного мультивибратора, выполненного на транзисторах VT2 и VT3 {КТ815). Выходные каскады преобразователя собраны на составных транзисторах VT1 и VT4 {КТ825). Эти транзисторы установлены без изолирующих прокладок на общий радиатор.

Устройство потребляет от аккумулятора ток до 20 Л.

В качестве силового использован готовый сетевой транс­форматор на 100 Вт (сечение центральной части железного сер­дечника — около 10 cм^). У него должны быть две вторичные обмотки, рассчитанные на 8 Б/10 Л каждая.

Для того, чтобы частота работы задающего генератора была равна 50 Гц, подбирают номиналы резисторов R3 и R4.

Преобразователь напряжения повышенной мощности рабо­тает от аккумуляторной батареи (рис. 10.5) и позволяет получить на выходе переменное напряжение 220 В частотой 50 Гц . Мощность нагрузки может достигать 200 Вт.

Трансформатор Т1 намотан на ленточном магнитопроводе ШЛ12х20. Первичная обмотка содержит 500 витков ПЭВ-2 0,21, отвод от середины. Обмотки управления имеют по 30 витков того же провода диаметром 0,4 мм.

Трансформатор Т2 — также на ленточном магнитопроводе ШЛ32х38. Первичная обмотка содержит 96 витков провода ПЭВ-2 2,5, отвод от середины. Вторичная обмотка имеет 920 витков про­вода ПЭВ-2 диаметром 0,56 мм.

Выходные транзисторы устанавливаются на радиаторах площадью по 200 cм^. Сильноточные токовводы должны иметь сечение не менее 4 мм^.

Работа преобразователя проверялась от аккумулятора 6СТ60.

Для питания электробритвы от автомобильной бортовой сети с постоянным напряжением 12 В предназначено следующее устройство (рис. 10.6) . Оно потребляет под нагрузкой ток около 2,5 у4.

В преобразователе задающий генератор на триггере DD1.1 вырабатывает частоту 100 Гц. Потом делитель частоты на триг­гере DDI.2 уменьшает ее в 2 раза, а предварительный усилитель на транзисторах VT1, VT2 раскачивает усилитель мощности на транзисторах VT3, VT4, нагруженный на трансформатор Т1. За­дающий генератор обладает стабильностью частоты не хуже 5% при изменении питающего напряжения от 6 до 15 S. Делитель частоты одновременно играет роль симметрирующей ступени, позволяя улучшить форму выходного напряжения преобразова­теля. Микросхема DDI К561ТМ2 {564ТМ2) и транзисторы предва­рительного усилителя питаются через фильтр R9, СЗ и С4. Вторичная обмотка трансформатора Т1 с конденсатором С5 и нагрузкой образуют колебательный контур с резонансной часто­той около 50 Гц.

Рис. 10.5. Схема преобразователя напряжения повышенной мощности

Рис. 10.6. Схема преобразователя напряжения для питания электробритвы

Трансформатор Т1 можно изготовить на основе любого сетевого трансформатора мощностью 30…50 Вт. Все ранее су­ществовавшие вторичнью обмотки с трансформатора удаляют (сетевая будет служить новой вторичной обмоткой), а вместо них наматывают проводом ПЭЛ или ПЭВ-2 диаметром 1,25 мм две полуобмотки, каждая с числом витков, соответствующим ко­эффициенту трансформации около 20 по отношению к остав­ленной обмотке на 220 В. Если число витков вьюоковольтной обмотки неизвестно, количество витков низковольтной обмотки определяют экспериментально, подбором числа витков до полу­чения на выходе преобразователя напряжения 220 В.

Емкость конденсатора С5 подбирают из условия получения максимального выходного напряжения при подключенной нагрузке.

Схема преобразователя (рис. 10.6) была упрощена В. Ка-равкиным . Усовершенствования коснулись только задаю­щего генератора, схема которого показана на рис. 10.7. Этот генератор работает на частоте 50 Гц.

Преобразователь постоянного напряжения 12 Б в перемен­ное 220 В (рис. 10.8) при подключении к автомобильному аккуму­лятору емкостью 44 А-ч может питать 100-ваттную нагрузку в течение 2…3 часов . Задающий генератор на симметричном мультивибраторе (VT1 и VT2) нагружен на мощные парафазные ключи (VT3 — VT8), коммутирующие ток в первичной обмотке

Рис. 10.7. Вариант схемы задающего генератора для преобразо­вателя напряжения

Рис. 10.8. Схема преобразователя напряжения на 100 Вт

повышающего трансформатора Т1. Мощные транзисторы VT5 и VT8 защищены от перенапряжений при работе без нагрузки дио­дами VD3 и VD4.

Трансформатор выполнен на магнитопроводе ШЗбхЗб, низ­ковольтные обмотки Г и I» имеют по 28 витков провода ПЭЛ диа­метром 2,1 мм, а повышающая обмотка II — 600 витков ПЭЛ диаметром 0,6 мм, причем сначала наматывают W2, а поверх нее двойным проводом (с целью достижения симметрии полуобмоток) W1. При налаживании с помощью резистора R5 добиваются ми­нимальных искажений формы выходного напряжения.

Схема преобразователя напряжения на 300 Вт показана на рис. 10.9 . Задающий генератор преобразователя собран на однопереходном транзисторе VT1, резисторах R1 — R3 и кон­денсаторе С2. Частоту генерируемых им импульсов, равную 100 Гц, D-триггер на микросхеме DDI К561ТМ2 делит на 2. При этом на выходах триггера формируются парафазные импульсы, следующие с частотой 50 Гц. Они через буферные элементы — инверторы /СМО/7-микросхемы К561ЛН2 управляют ключевыми транзисторами (блок 1), включенными по схеме двухтактного усилителя мощности. Нагрузкой этого каскада служит трансфор­матор Т1, повышающий импульсное напряжение до 220 В.

Рис. 10.9. Схема преобразователя напряжения на 300 Вт

Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ПЛ25х100х20. Обмотки I и II содержат по 11 витков из алюми­ниевой шины сечением 3×2 мм, обмотка III выполнена проводом ПБД диаметром 1,2 мм и имеет 704 витка.

Приступая к налаживанию устройства плюсовой проводник источника питания отключают от точки соединения обмоток I и II трансформатора Т1 и, пользуясь осциллографом, проверяют час­тоту и амплитуду импульсов на базах транзисторов. Амплитуда импульсов должна быть около 2 S, а их частоту следования, рав­ную 50 Гц, устанавливают резистором R1.

Каждый из выходных транзисторов установлен на теплоот­воде с площадью около 200 см^. Резисторы в коллекторных цепях транзисторов изготовлены из нихромового провода диаметром 1,2 мм (10 витков на оправке диаметром 4 мм). Если их включить в эмиттерные цепи транзисторов, то транзисторы каждого плеча можно будет установить на общий теплоотвод.

Нагрузку к преобразователю допускается подключать толь­ко после того, как на схему будет подано питание.

Все рассмотренные ранее повышающие преобразовате­ли имели нерегулируемое и нестабилизированное выходное напряжение.

На рис. 10.10 показан простой повышающий преобразова­тель , к достоинствам которого можно отнести:

• стабилизированное выходное напряжение;

• возможность регулировки величины выходного напряжения в значительных пределах;

• применение широко распространенных элементов;

• использование в качестве Т1 типового трансформатора ТН-46-127/220-50 без каких-либо переделок.

Рис. 10.10. Схема повышающего преобразователя 9…12,6 В/220 В, 18 Вт с регулируемым стабилизированным выходным напряжением переменного тока

Преобразователь выполнен на транзисторах VT4 и VT5 по классической схеме Ройера. Его питание осуществляется от регу­лируемого стабилизатора напряжения на транзисторах VT1 — VT3. Следует иметь в виду, что транзисторы VT3 — VT5 обяз^-тельнб должны быть установлены на теплоотводящих пластинах. Составной стабилитрон VD1 — VD2 {КС147А и КС133А) можно за­менить на КС182. Максимальный ток нагрузки — до 100 мА.

Для чего нужен автомобильный инвертор? / Статьи и обзоры

Современная жизнь такова, что в салоне автомобиля человек зачастую проводит времени больше, чем в собственной квартире. Но даже в автомобиле, приспособленном для длительных поездок, бывает некомфортно путешествовать хотя бы вследствие отсутствия элементарных бытовых приборов. Их невозможно взять с собой в дорогу из-за того, что нет электросети. Правда, часть устройств все же имеет возможность питания или подзарядки своей аккумуляторной батареи от автомобильного прикуривателя. Однако далеко не все устройства могут питаться непосредственно от автомобильной сети. А если Вы захотите взять с собой в дорогу телевизор, ноутбук, электрочайник или обычный домашний компьютер?
В этом случае настоящей палочкой-выручалочкой для автомобилиста станет особый прибор – инвертор или преобразователь напряжения. Инверторы, служащие для преобразования постоянного тока в переменный, сегодня применяются в самых разных областях жизнедеятельности. Но, конечно, наибольшей популярностью инверторы пользуются у владельцев грузовых и легковых автомобилей.
Принцип работы и виды автомобильных инверторов
Преобразователь напряжения или инвертор – это устройство, предназначенное для преобразования входного постоянного напряжения 12Вв переменное напряжение 220В с частотой 50 Герц на выходе. То есть автомобильный инвертор вырабатывает переменный ток, благодаря чему к нему можно подключать самые разнообразные электроприборы, инструменты, портативные устройства и компьютеры, работающие от бытовой сети переменного тока.
Инверторы обладают возможностью повышать напряжение и регулировать его с определенной точностью. На самом деле инвертор может выдавать практически любую частоту на выходе. Но естественно, что наибольший интерес представляет именно частота 50 Гц, на которой работают современные бытовые приборы российского и европейского рынка. Нужно, правда, отметить, что частота 50 Гц, которая выдается инвертором, отличается меньшей стабильностью по сравнению с обычной городской электросетью.
Функционирование автомобильного инвертора базируется на полупроводниках. При этом сам корпус устройства обычно изготавливается из алюминиевого сплава повышенной теплопроводности, чтобы обеспечивать отвод тепла посредством конвекции. Кроме того, в конструкции более мощных приборов (от 300 Вт), как правило, присутствует еще и вентилятор для принудительного охлаждения инвертора.

Поскольку инвертор, по-существу, является импульсным преобразователем напряжения, то он имеет все необходимые защитные системы: защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходе, защиту от перегрева, защиту от превышения и понижения входного напряжения. Подключается автомобильный инвертор довольно просто — через розетку прикуривателя или непосредственно к аккумулятору.
Для чего нужен автомобильный инвертор? Этим вопросом вряд ли будут задаваться опытные автовладельцы, для которых долгие поездки и путешествия уже стали обычным явлением. Ведь для них автомобильный инвертор давно превратился в незаменимую и полезную вещь, которая делает жизнь в дороге более комфортной. Но инвертор может пригодиться и широкому кругу автомобилистов, поскольку практически каждый водитель рано или поздно сталкивается с такой ситуацией, когда в дороге просто необходимы различные бытовые приборы или инструменты, но подключить их некуда.
В век разных мобильных девайсов, ноутбуков и компьютеров эта проблема стала еще более актуальной. Как раз для таких случаев и предназначен автомобильный инвертор, позволяющий использовать его энергию для снабжения питанием различных устройств прямо в машине. С помощью инвертора можно подключать электрические приборы, совершенно не приспособленные для применения в транспортном средстве. Автомобильные инверторы выручат и в тех случаях, когда Вы планируете долгую поездку, и в ситуации, когда Вы просто собираетесь уехать за город на пикник.
Благодаря автомобильному инвертору Вы можете подзаряжать свой сотовый телефон, не выходя из автомобиля, чтобы постоянно находиться на связи со своими родными и близкими. Инвертор незаменим и для тех, кто просто не может обходиться длительное время без своего компьютера или любит в дороге просматривать фильмы с проигрывателя DVD-дисков. Таким образом, преобразователь напряжения фактически освобождает Вас от существующей зависимости от традиционных источников электроэнергии. К автомобильному инвертору можно подключать самые разнообразные приборы, начиная от простого диктофона и бритвы и заканчивая ноутбуком или дрелью.
Естественно, что для подключения мощных приборов, таких например, как современная СВЧ-печь или утюг, понадобится инвертор, обладающий большой мощностью — вплоть до 5 кВт. Цена таких устройств уже сильно бьет по карману.
В автомобильных инверторах может быть предусмотрено три режима работы. Первый, основной, предполагает длительную работу инвертора на номинальной мощности. Второй режим обеспечивает так называемый режим перегрузки, когда устройство в течение определенного времени может давать мощность в полтора раза большую, чем номинальная мощность. И, наконец, в некоторых моделях автомобильных инверторов также присутствует пусковой режим, который дает повышенную моментальную мощность для емкостных нагрузок или запуска электродвигателя.
Сегодня на рынке представлены различные виды автомобильных инверторов. В первую очередь, все инверторы делятся по форме генерируемого ими напряжения. В большинстве случаев автомобильный инвертор просто не может дать чистую синусоиду напряжения. На выходе получается прямоугольная, трапециевидная или ступенчатая форма напряжения переменного тока. Но отсутствие чистой синусоиды напряжения никак не сказывается на работе значительной части бытовых электроприборов. Поэтому такие инверторы, называемые несинусоидальными, вполне подойдут для питания обычных бытовых приборов.
Однако есть электроприборы, которым просто необходимо идеальное качество напряжения. В этом случае используются специальные синусоидальные инверторы, которые отличаются большей сложностью в производстве и, как результат, более высокой стоимостью. Синусоидальный инвертор нужен, в частности, для питания электроинструментов, мобильных телефонов и ноутбуков.
Помимо этого, все инверторы, конечно, отличаются друг от друга мощностью, количеством подключаемых приборов, наличием встроенного переключателя и всевозможными дополнительными функциями.
Общие рекомендации по выбору автомобильного инвертора
Основная задача при выборе автомобильного инвертора – это подбор устройства необходимой мощности. Ведь если купить инвертор с мощностью равной или ниже мощности того устройства, которое Вы планируете питать, то автомобильный инвертор просто сгорит. В настоящее время выпускаются автомобильные инверторы различной мощности — от 50 Вт и выше. Маломощные устройства хороши тем, что отличаются невысокой стоимостью и легко подключаются через разъем прикуривателя. Но такие инверторы подойдут только для подключения небольших бытовых приборов. С помощью же более мощных инверторов можно питать самые разнообразные устройства – от стационарного компьютера до холодильника и СВЧ-печи. Главное правило здесь такое — всегда нужно приобретать автомобильный инвертор с мощностью, превышающей мощность того устройства, которое Вы собираетесь питать.
Если же Вы собираетесь подключать к инвертору разные устройства, то его нужно выбирать, исходя из технических характеристик самого мощного из них. Для справки можно привести мощность некоторых бытовых приборов и устройств:

  • бритва – 7 – 10 Вт
  • плеер и радиоприемник – 5 — 7 Вт
  • игровая приставка – 8 Вт
  • зарядное устройство мобильного телефона – 10 Вт
  • зарядное устройство видеокамеры – 25 Вт
  • струйный принтер – 30 – 50 Вт
  • нетбук – 40-50 Вт
  • ноутбук – 80 — 100 Вт
  • телевизор – 30 – 200 Вт
  • дрель – 400 — 1000 Вт
  • фен, утюг – 1500 — 2000 Вт
  • пылесос – 1500 — 2000 Вт
  • болгарка – 1500 — 2000 Вт
  • СВЧ-печь – 1400 — 2500 Вт

В том случае, если Вы собираетесь подключать к автомобильному инвертору сразу несколько устройств одновременно, следует сложить их мощность и, соответственно, выбрать модель инвертора, подходящей по мощности. В любом случае помните, что подключаемые к инвертору мощности не должны быть равными или превышать мощность самого инвертора.
Не стоит чересчур гнаться за мощностью автомобильного инвертора, если Вы планируете подключать к нему только небольшие бытовые приборы. Ведь мощные инверторы не слишком удобны в работе. Инвертором, обладающим небольшой мощностью, можно пользоваться буквально на ходу, не останавливаясь и не выходя из своего автомобиля.
При выборе инвертора с подходящей Вам мощностью нужно еще и учитывать специфику работы тех устройств, которые Вы собираетесь к нему подключать. К примеру, различные электроинструменты и строительная техника, включая уже упоминавшиеся болгарки, а также электродрели и рубанки, характеризуются большими пусковыми токами в момент включения. Если на холостом ходу они потребляют значительно меньшую мощность, то в момент включения, либо прикладывания нагрузки потребление мощности резко возрастает и превышает те значения номинальной мощности, которые указываются производителем в документации. Соответственно, для питания таких приборов придется планировать определенный запас по мощности инвертора. Только в этом случае Вы обеспечите стабильность работы автомобильного инвертора и его долгий срок службы.
Компьютеры, ноутбуки и мониторы также имеют импульсные блоки питания. На практике это означает, что потребляемая ими мощность может быть в отдельные моменты выше номинальной. В этой связи можно дать только одну рекомендацию — всегда лучше приобретать инвертор с некоторым запасом по мощности.
Пока мы не располагаем в автомобилях классическими розетками 220 В, которые бы, наверное, сильно упростили жизнь автовладельцам. И потому автомобильный инвертор остается очень полезной и нужной вещью, которая дает возможность пользоваться в дороге или длительной поездке обычными домашними электроприборами. Можно сказать, что инверторы серьезно облегчают нам жизнь, обеспечивая необходимый комфорт в тех местах, где просто нет регулярной подачи электрической энергии.

ДИАГНОСТИКА И РЕМОНТ ИНВЕРТОРА ЖК МОНИТОРА ИЛИ ТВ

В настоящее время, практически в каждой квартире есть персональные компьютеры, системные блоки, либо ноутбуки. Ноутбуки это отдельная непростая тема, за ними нужен регулярный квалифицированный уход, профилактика, своевременная замена термопасты, смазывание силиконовой смазкой кулеров, иначе со временем происходит отвал чипсета на материнской плате ноутбука.

Материнская плата ноутбука

С системными блоками все обстоит намного проще, там условия для охлаждения полупроводниковых радиодеталей, не любящих длительного перегрева, намного лучше. Но вместе с системными блоками, для вывода визуальной информации используются ЖК и LED мониторы. Если с последними, LED мониторами, проблем обычно не бывает, так как в них нет ни инверторов, ни CCFL ламп подсветки матрицы, напоминающих по внешнему виду обычные люминесцентные лампы. То с ЖК мониторами после 6-7 лет эксплуатации часто возникают проблемы.

Электронный балласт от энергосберегайки

Которые, кстати, CCFL лампы подсветки домашние умельцы и проверяют, подключив к электронному балласту обычных энергосберегающих ламп, которые и являются ничем другим, как обычными люминесцентными лампами со стеклянной колбой скрученной в спираль и встроенным в цоколь лампы, маломощным электронным балластом. Для работы CCFL ламп требуется высокое напряжение, которое мы получаем с помощью повышающих трансформаторов, установленных в инверторе монитора.

Инвертор монитора ЖК

Часто число трансформаторов бывает равно числу ламп, но бывают и варианты трансформаторов с удвоенным количеством обмоток, сразу на две лампы. Что чаще всего ломается в инверторах ЖК мониторов?

Первое. Это думаю что любимые всеми мастерами за легкость произведения ремонта — электролитические конденсаторы в фильтре линии 13 вольт блока питания. Кстати, в этой линии бывают установлены электролитические конденсаторы с рабочим напряжением не 16 вольт, как могли бы подумать начинающие мастера, так как рабочее напряжение электролитических конденсаторов должно превышать напряжение питания в цепях, в которых они стоят. Нет, там установлены конденсаторы на 25 вольт, а в ЖК телевизорах и мониторах, большей диагонали, бывает что стоят конденсаторы и на 35 вольт в связи с тем, что рабочее напряжение там не 13 вольт, а выше. Так вот, почему же все же конденсаторы бывают установлены на 25 вольт, а не на 16 В?

Конденсатор 1000х25в

Дело в том, что когда инвертор работает в нештатном режиме, выходные цепи блока питания по 13 вольтам бывают не нагружены, на выходе присутствует напряжение порядка 18 вольт, а под нагрузкой, когда инвертор работает в штатном режиме, оно проседает до штатных 13 вольт. Кстати, если у вас на нерабочем ЖК мониторе с одинаковой периодичностью мигает светодиод, это уже признак того, что с платой управления ЖК монитора, скалером, скорее всего все нормально, раз индикация ошибки есть, а проблемы уже по цепям инвертора.

Скалер монитора

Если же нет вообще никакой реакции на нажатие кнопки включения, нужно проверять цепи питания 5 вольт, в частности электролитические конденсаторы на плате блока питания, на 10 вольт. На разъеме блока питания соединенным шлейфом со скалером, помимо 5 вольт необходимых для работы скалера присутствуют и 13 вольт. Иногда с платы блока питания, на скалер, приходят дополнительно еще и 3.3 вольта с маломощного SMD стабилизатора. Все эти напряжения на разъеме можно узнать предварительно определив его распиновку по надписям, шелкографии нанесенной на плате, либо скачав Сервис мануал (Service manual) на данный монитор.

Разъем питания блока питания монитора

Будьте аккуратны измеряя напряжение на разъеме включенного монитора, лучше всего взять обычные булавки, зажать их (если конечно такие есть у вас в наличии) в щупы для мультиметра, с зажимами крокодилами на концах. Таким образом, воткнув булавки в контакты обжатого провода, шлейфа на разъеме, у вас будет возможность провести измерения на разъеме питания и ничего не закоротить при этом на плате. Итак, вы померяли, видите что одно какое-то напряжение, например 13 вольт, у вас отсутствует. О чем это может говорить?

Измеряем напряжение мультиметром

Возможно у вас КЗ, короткое замыкание по цепям 13 вольт. Убедиться в отсутствии этого можно коснувшись щупами мультиметра, в режиме звуковой прозвонки, разумеется, при снятом напряжении с монитора, выключении его из розетки, на разъеме питания, контактах, подписанных + 13V и GND. Если у вас сопротивление при измерении близко к нулю или даже десятки Ом — это означает что сборки мосфетов в инверторе, полевых транзисторов, их еще называют “ключики”, пробиты, причем скорее всего накоротко, вход питания 13 вольт на землю.

Три платы от монитора скалер блок питания и инвертор

Но даже если при измерении мы не выявили на разъеме питания 13 вольт короткого замыкания, нам все равно нужно обязательно прозвонить сборки мосфетов ключей. Данные сборки имеют в своем составе два транзистора, p и n канальные, выходы которых бывают соединены накоротко на плате. Это обычно выводы сборок идущих чаще всего в корпусе SO-8, под номерами 5,6,7,8. Истоки транзисторов, а это обычно ноги 1 и 3, бывают запараллелены между собой у обоих сборок мосфетов.

Как же в таком случае определить, которая из сборок мосфетов пробита, ведь параллельно подключенные пробитые выводы одной сборки будут шунтировать своим низким сопротивлением выводы второй сборки? Если очень хочется выявить какая из сборок сгорела, можно выпаять специальные проволочки на плате, перемычки, и распараллелить выводы сборок. Но обычно это бывает не нужно. Почему? — сейчас объясню.

IRF7389 фото

Дело в том, что когда меняются мосфеты, верхнее плечо или нижнее, иначе говоря мосфет, имеющий соединение либо с землей, либо с плюсом питания, особенно если по схемотехнике применяется многофазное питание, мосфеты или сборки мосфетов следует менять СТРОГО на оригинал или в крайнем случае на абсолютно полный аналог. Если нет желания подолгу копаться в даташитах, сравнивая параметры аналогов и рискуя, что аналог все же не подойдет и впоследствии выгорит, следует менять, в случае с инверторами мониторов, сразу обе сборки мосфетов, обязательно на одинаковые.

Клик на схему для увеличения

А так как найти оригинал примененной детали, в наших радиомагазинах проблематично, зато есть хорошо зарекомендовавший себя, относительно недорогой, распространенный аналог, по цене всего 45 рублей, IRF7389, я так всегда и поступаю, меняю сразу обе сборки, оба ключика. И вот мы приблизились к самому интересному. Как можно в домашних условиях поменять эти восьминожки в SMD корпусе ? Без опыта, если вы меняете их впервые, есть риск получить оторванные тонкие дороги на плате.

Корпус SO-8

Стоки транзисторов, обычно бывают с одной стороны микросхемы, нашей сборки, они бывают соединены между собой, и даже если вы и оторвали контакт на плате, никто не мешает вам хорошенько промазав плату, и оставшиеся контакты флюсом, залить их расплавленным припоем.

Сборки мосфетов на схеме

Это даже рекомендуется, так как чем больше вы зальете выводы припоем, тем меньше будет греться плата, дорожки, от плохого контакта и т. д. и т. п. А токи там, на выходе, немаленькие. Итак, как же мы можем демонтировать микросхему?

Первое. Если есть в наличие паяльный фен, эта процедура проводится легко и просто. Наносим сплав Розе или Вуда, последний предпочтительнее, так как имеет по сравнению со сплавом Розе более низкую температуру плавления, меньше 100 градусов.

Сплав Вуда фото

Мы откусили бокорезами кусочек от капельки припоя Вуда, кладем ее на контакты микросхемы. Капелька должна быть не маленькая и не очень большая. Мы расплавляем ее с помощью паяльника и распределяем по контактам так, чтобы все выводы, по обоим сторонам, у нас были замкнуты этим припоем. Разумеется, предварительно обильно наносим флюс на все контакты. Я, давно имея в наличии флюc RMA-223, по привычке пользуюсь только спирто-канифольным флюсом приготовленным самостоятельно — качество пайки выше всяких похвал.

646 растворитель фото

И удаляется с платы с помощью 646 растворителя после пайки легко и быстро, грязи практически не остается и плата сохнет моментально, в связи с высокой летучестью растворителя. Никакой коррозии контактов и тому подобных проблем замечено в дальнейшем не было. Не покупайте готовый спирто-канифольный флюс в радиомагазинах, всегда изготавливайте его сами. Был негативный опыт покупки такого флюса, в котором канифоль была разведена производителем вместо спирта какой-то гадостью, которую даже 646 растворитель не брал, так и пришлось после перепаивания конденсаторов на материнской плате отдать, краснея, липкую плату знакомому торговцу компьютерным железом, он у меня так и стоит сейчас полный тюбик.

Демонтаж паяльным феном

Итак, мы нанесли и распределили сплав Вуда по всем контактам, затем греем микросхему феном на средней температуре, постоянно аккуратно покачивая микросхему из стороны в сторону. Для чего мы делаем это? Дело в том, что производителю, по каким-то непонятным для нас причинам, недостаточно того что микросхема припаянная практически намертво сидит на плате, и он при производстве электроники на поточных линиях наносит под корпус микросхемы одну, а в особо тяжелых случаях, даже две капельки клея.

Удаление припоя с помощью демонтажной оплетки

И до тех пор, пока этот клей не размягчится от температуры при пайке, вы не сможете снять микросхему с платы инвертора.

Второй метод, которым я пользуюсь при произведении ремонтов вне дома, в отсутствие доступа к паяльному фену. Точно так-же наносим сплав Вуда на контакты микросхемы и взявшись пинцетом за микросхему с двух сторон, где у нее отсутствуют контакты, пинцет обязательно должен быть с насечками на губках, чтоб не соскальзывал при демонтаже.

Мы попеременно греем жалом паяльника контакты микросхемы, с обоих сторон, быстро меняя стороны. Паяльник должен быть отечественный, ЭПСН мощностью 65 ватт. Использовать при такой температуре паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом думаю никому не придет в голову, так как перегрев жала там чреват тем, что оно потемнеет и к нему просто перестанет прилипать припой.

Диммер на сетевом шнуре

Если есть возможность немного снизить температуру паяльника мощностью 65 ватт с помощью диммера — хорошо, нет – попытайтесь так. Паяльника мощностью 40 ватт недостаточно для демонтажа подобным способом. Такой способ годится только в случае если вы не собираетесь повторно впаивать куда-либо выпаянную микросхему. Так как в связи с высокой температурой жала паяльника, микросхема, скорее всего, будет уже на выброс. Но при полном отсутствии доступа к паяльному фену, как показывает практика, это вполне рабочий вариант.

МГТФ провод

Единственное, если у вас при прогреве платы в течение 30 секунд не получилось выпаять подобным способом микросхему, ОБЯЗАТЕЛЬНО сделайте перерыв на 2 минуты, дайте плате остыть, иначе очень высока вероятность, что текстолит у вас вздыбится, и тонкие дороги придется “бросать” МГТФом навесом, к контактам на плате, или выводам элементов, соединенными этой дорожкой. А если к этим дорогам, были припаяны SMD элементы, то вам придется еще и пропаивать все, после произошедшего.

Спирто канифольный флюс фото

После трех четырех раз, демонтирования подобным способом, эта процедура будет проходить легко и быстро. Итак, мы демонтировали микросхему, первым или вторым способом, без разницы. Теперь нам нужно выровнять контактные площадки на плате, от возникших бугорков припоя. Для этого мы берем паяльник мощностью 25-40 ватт, демонтажную оплетку, и опять наносим на контакты обильно спирто-канифольный флюс.

Олетка демонтажная

Кончик оплетки, для лучшей впитываемости, можно даже обмакнуть во флюс. После удаления “соплей” с платы, мы получаем готовые площадки для монтажа новой микросхемы. Монтаж можно осуществить двумя способами. Наносим, совсем по чуть — чуть, обычного свинцово-содержащего припоя ПОС-61, на контакты на плате, но так, чтобы площадки оставались прямыми. Такой припой имеет более низкую температуру плавления, по сравнению с тем припоем, бессвинцовым, который использовал производитель электроники.

Паяльная станция фото

Затем мы кладем нашу микросхему на плату, устанавливаем ее так чтобы контакты точно соответствовали ножкам. Можно промазать и сами ножки микросхемы спирто-канифольным флюсом. Тогда она запаяется моментально и на низкой температуре фена. Саму температуру, выставляйте среднюю на паяльном фене, поток воздуха также умеренный, иначе микросхему сдует, она может припаяться чуть криво, и придется демонтировать ее, и впаивать по новой.

Второй способ монтажа микросхемы, производится без паяльного фена, с помощью обычного паяльника мощностью 25 ватт, с тонким остро заточенным жалом. Также, как и было выше написано, наносим флюс, и легким касанием, набрав совсем немного припоя, на жало паяльника, касаемся двух ножек микросхемы, и контактов на плате, расположенных по диагонали. Тем самым, мы прихватываем микросхему, и она у нас уже, никуда не денется.

Демонтируем SMD чип

Затем спокойно пропаиваем таким же образом все оставшиеся ножки. На соединенные на плате между собой ноги микросхемы 5-8 наносим побольше припоя для того, чтобы снизить нагрев платы в этом месте. Затем прозваниваем, на всякий случай, мультиметром в режиме звуковой прозвонки соседние контакты на замыкание относительно друг друга, либо смотрим под хорошей 10-20 кратной лупой с той же целью на контакты.

Флюкс офф

И потом смываем всю образовавшуюся грязь и следы флюса 646 растворителем, либо специальным средством для отмывания плат FluxOff, даем плате подсохнуть, убеждаемся в том, что замыкание пропало, собираем монитор, включаем и наслаждаемся его работой.

Инверторы

Самый простой логический элемент — это инвертор (логический элемент НЕ, «inverter»), уже упоминавшийся в первой лекции. Инвертор выполняет простейшую логическую функцию — инвертирование, то есть изменение уровня входного сигнала на противоположный. Он имеет всего один вход и один выход. Выход инвертора может быть типа 2С или типа ОК. На рис. 3.1 показаны условные обозначения инвертора, принятые у нас и за рубежом, а в табл. 3.1 представлена таблица истинности инвертора.

Рис. 1. Условные обозначения инверторов: зарубежные (слева) и отечественные (справа)

В одном корпусе микросхемы обычно бывает шесть инверторов. Отечественное обозначение микросхем инверторов — «ЛН». Примеры: КР1533ЛН1 (SN74ALS04) — шесть инверторов с выходом 2С, КР1533ЛН2 (SN74ALS05) — шесть инверторов с выходом ОК. Существуют также инверторы с выходом ОК и с повышенным выходным током (ЛН4), а также с повышенным выходным напряжением (ЛН3, ЛН5). Для инверторов с выходом ОК необходимо включение выходного нагрузочного резистора pull-up. Его минимальную величину можно рассчитать очень просто: R < U/IOL, где U — напряжение питания, к которому подключается резистор. Обычно величина резистора выбирается порядка сотен Ом — единиц кОм.

Таблица 1. Таблица истинности инвертора

Вход

Выход

Две основные области применения инверторов — это изменение полярности сигнала и изменение полярности фронта сигнала (рис. 2). То есть из положительного входного сигнала инвертор делает отрицательный выходной сигнал и наоборот, а из положительного фронта входного сигнала — отрицательный фронт выходного сигнала и наоборот. Еще одно важное применение инвертора — буферирование сигнала (с инверсией), то есть увеличение нагрузочной способности сигнала. Это бывает нужно в том случае, когда какой-то сигнал надо подать на много входов, а выходной ток источника сигнала недостаточен.

Рис. 2. Инверсия полярности сигнала и инверсия полярности фронта сигнала

Именно инвертор, как наиболее простой элемент, чаще других элементов используется в нестандартных включениях. Например, инверторы обычно применяются в схемах генераторов прямоугольных импульсов (рис. 3.3), выходной сигнал которых периодически меняется с нулевого уровня на единичный и обратно. Все приведенные схемы, кроме схемы д, выполнены на элементах К155ЛН1, но могут быть реализованы и на инверторах других серий при соответствующем изменении номиналов резисторов. Например, для серии К555 номиналы резисторов увеличиваются примерно втрое. Схема д выполнена на элементах КР531ЛН1, так как она требует высокого быстродействия инверторов.

Рис. 3. Схемы генераторов импульсов на инверторах

Схемы а, б и в представляют собой обычные RC-генераторы, характеристики которых (выходную частоту, длительность импульса) можно рассчитать только приблизительно. Для схем а и б при указанных номиналах резистора и конденсатора частота генерации составит порядка 100 кГц, для схемы в — около 1 МГц. Эти схемы рекомендуется использовать только в тех случаях, когда частота не слишком важна, а важен сам факт генерации. Если же точное значение частоты принципиально, то рекомендуется применять схемы г и д, в которых частота выходного сигнала определяется только характеристиками кварцевого резонатора. Схема г используется для кварцевого резонатора, работающего на первой (основной) гармонике. Величину емкости можно оценить по формуле:

C>1/(2RF)

где F — частота генерации. Схема д применяется для гармониковых кварцевых резонаторов, которые работают на частоте, большей основной в 3, 5, 7 раз (это бывает нужно для частот генерации выше 20 МГц).

Рис. 4. Использование инверторов для задержки сигнала

Инверторы также применяются в тех случаях, когда необходимо получить задержку сигнала, правда, незначительную (от 5 до 100 нс). Для получения такой задержки последовательно включается нужное количество инверторов (рис. 4, вверху). Суммарное время задержки, например, для четырех инверторов, можно оценить по формуле

tЗ = 2tPHL + 2tPLH

Правда, надо учитывать, что обычно реальные задержки элементов оказываются существенно ниже (иногда даже вдвое), чем табличные параметры tPHL и tPLH. То есть о точном значении получаемой задержки говорить не приходится, ее можно оценить только примерно.

Для задержки сигнала используются также конденсаторы (рис. 4, внизу). При этом задержка возникает из-за медленного заряда и разряда конденсатора (напряжение на конденсаторе — UC). Схема без резистора (слева на рисунке) дает задержку около 100 нс. В схеме с резистором (справа на рисунке) номинал резистора должен быть порядка сотен Ом. Но при выборе таких схем с конденсаторами надо учитывать, что некоторые серии микросхем (например, КР1533) плохо работают с затянутыми фронтами входных сигналов. Кроме того, надо учитывать, что количество времязадающих конденсаторов в схеме обратно пропорционально уровню мастерства разработчика схемы.

Наконец, еще одно применение инверторов, но только с выходом ОК, состоит в построении на их основе так называемых элементов «Проводного ИЛИ». Для этого выходы нескольких инверторов с выходами ОК объединяются, и через резистор присоединяются к источнику питания (рис. 3.5). Выходом схемы является объединенный выход всех элементов. Такая конструкция выполняет логическую функцию ИЛИ-НЕ, то есть на выходе будет сигнал логической единицы только при нулях на всех входах. Но о логических функциях подробнее будет рассказано далее.

Рис. 5. Объединение выходов инверторов с ОК для функции ИЛИ-НЕ

В заключение раздела надо отметить, что инверсия сигнала применяется и внутри более сложных логических элементов, а также внутри цифровых микросхем, выполняющих сложные функции.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *